VHDL語言的主要描述語句

1、VHDL語言的主要描述語句按照語句的執(zhí)行順序對VHDL語言進行分類，包含兩類語句：并行描述語句該語句的執(zhí)行與書寫順序無關，總是同時被執(zhí)行順序描述語句從仿真的角度，該語句是順序執(zhí)行的進程語句(PROCESS是最典型的并行語句，一個構造體內(nèi)可以有幾個進程語句同時存在，而且并發(fā)執(zhí)行。但是進程內(nèi)部的所有語句都是順序語句。一、順序描述語句順序描述語句只能用在進程和子程序中，它和其他高級語言一樣，其語句是按照語句的出現(xiàn)的順序加以執(zhí)行的。如下分別介紹有關的順序描述語句1. WAIT語句進程在執(zhí)行過程中總是處于兩種狀態(tài)：執(zhí)行或掛起，進程的狀態(tài)變化受等待語句的控制,當進程執(zhí)行到等待語句，就被掛起，并等待再次執(zhí)行

2、進程等待語句的格式：* WAIT無限等待WAITON敏感信號變化* WAITUNTIL條件滿足WAITFOR時間到(1) WAITON格式：WAITON信號，信號例5-1PROCESS(a,b)BEGINy<=aANDb;ENDPROCESS;該例中的進程與下例中進程相同：例5-1PROCESSBEGINy<=aANDb;WAITONa,b;ENDPROCESS;例5-2PROCESS(a,b)BEGINy<=aANDb;WAITONa,b;ENDPROCESS;(2) WAITUNTIL直到條件滿足格式：WAITUNTIL布爾表達式當進程執(zhí)行到該語句時，被掛起；若布爾表達式

3、為真時，進程將被啟動例：WAITUNTIL(x*10)<100)(3) WAITFOR等到時間到格式:WAITFOR時間表達式當進程執(zhí)行到該語句時，被掛起；等待一定的時間后，進程將被啟動例：WAITFOR20ns；WAITFOR(a*(b+c);(4) 多條件WAIT語句例：WAITONnmi,interruptUNTIL(nmi=TRUE)OR(interrupt=TRUE)FOR5us該等待有三個條件：第一,信號nmi和interrupt任何一個有一次刷新動作第二，信號nmi和interrupt任何一個為真第三，已等待5us只要一個以上的條件被滿足，進程就被啟動.*注意：多條件等待時

4、，表達式的值至少應包含一個信號量的值。(5) 超時等待例53【例5-3JARCHITECTUREwaitexampleOFwait.exampleISSIGNAL»endB«sendA：STD_LOGICfBEGINsendA<r0»A：PROCESSBEGINWAITUNTILsendB=/rfsemiAVhAFTER10nsiWAITUNTILsendB=,0/1sendA<5=5r0JAFTER10nsiENDPROCESSA<BsPROCESSBEGINWAITUNTILsendA=/0,t'sendB<=r0/AFTER1

5、0nsfWAITUNTILsendA-fV卜sendB<=TAFTER10nsiENDPROCESSE*ENDwait-example*例54ARCHITECTUREwair-tinrfourOFISSIGNALtendAtbcwIB：STOLQGICiBEGINAPROCESSBEGINWAITUNTIL(s«idB-,l/)FOR1啊ASSERT(sendB=,l>)REPORT如dBtimedoutat7V"SEVERITYEKRORj8endAV="l"AFTER10n叭WAITUNTIL(BendB-'tf)FOR1呻ASS

6、ERT(sendB-)REPORTffsendBtitnedoutAtWSEVERITYERRORtsern!A<=QAFTER10ns4ENDPROCESSA:BtPROCESSBEGINWAITUNTIL(«ndA=,0,)FOR11ASSERT(sendA=r(/)REPORTSendAtimedoutatSEVERITYERROR#sendBV='O'AFTER10miWAITUNTIL(rtndA-11)FOR1ASSERTC«ndA-,l,>REPORT*MndAoutat*ltrtSEVERITYERROft1»endB&

7、lt;=,rAFTER10EN*WtOCESSB»ENDwait-timeoutf斷言語句(ASSERT)(主要用于仿真、調(diào)試)格式：ASSERT條件REPORT輸出信息SEVERITY級別執(zhí)行到斷言語句時，判斷條件，若條件滿足就繼續(xù)執(zhí)行，否則輸出文字串和錯誤級別信息例：ASSERT(tiaojian=''REPORTsomethingwrong”SEVERITYERRO；信號代入語句格式：目的信號量<=信號量表達式例:a<=b;(注意區(qū)別小于等于)2. 變量賦值語句格式：目的變量:=表達式例:c:=a+d3. IF語句三種書寫格式：1) IF的門閂控制格

8、式：IF條件THEN順序執(zhí)行語句；ENDIF；例55IF(a=''THENc<=b;ENDIF;例56r«s-«LIBRARYIEEE*VSEIEEE.STD-LOGIC-1164.ALLiENTITYdffISPORT訕k,dtINSTDLOGICiqtOUTSTD-LOGIC)<ENDdff；ARCHITECTURErtlOFdffISBEGINPROCESS(dk)BEGINIF(dk*EVENTANDelk=*T)THENqV-=dENDIFiENDPROCESS(ENDrth2) IF語句的二選擇控制格式：IF條件THEN順序執(zhí)行語句；

9、ELSE順序執(zhí)行語句；ENDIF;例5-7ARCHITECTURErtlOFmux2ISBEGINPROCESS(a,b,sel)BEGINIF(sel=''THENc<=a;ELSEc<=b;ENDIF;ENDPROCESS;ENDrt1;IF語句的多選擇控制格式：IF條件THEN順序執(zhí)行語句ELSIF條件THEN順序執(zhí)行語句ELSIF條件THEN順序執(zhí)行語句ELSIF條件THEN順序執(zhí)行語句ENDIF;例如：58LIBRARYIEEE;USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITYmux4ISPORT(input:INSTD_L0GIC_VE

10、CT0R(3DOWNTO0);sei:INSTD_LOGIC_VECTOR(1DOWNTO0);q:OUTSTD_LOGIC);ENDmux4;ARCHITECTURErt1OFmux4ISBEGINnn:PROCESS(input,sel)BEGINIF(sel='OO')THENq<=input(O);ELSIF(sel='01')THENq<=input(1);ELSIF(sel='10')THENq<=input(2);ELSEq<=input(3);ENDIF;ENDPROCESSnn;ENDrt1;注意：條件判

11、斷輸出是布爾量。4. CASE語句常用來描述總線、編碼和譯碼的行為。格式:CASE表達式ISWHEN條件表達式=>順序處理語句ENDCASE;其中WHEN勺條件表達式可以有4種形式：WHEN直=>順序處理語句WHEN值|值|值|值=>順序處理語句WHEN值TO值=>順序處理語句WHENOTHERS=>?處理語句例:5-9LIBRARYIEEE;USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITYmux43ISPORT(a,b,iO,i1,i2,i3:INSTD_LOGIC;q:OUTSTD_LOGIC);ENDmux43;ARCHITECTUREmu

12、x4_behaveOFmux43ISSIGNALsel:INTEGERRANGE0TO3;BEGINnn:PROCESS(a,b,iO,i1,i2,i3)BEGINsel<=0;IF(a='1')THENsel<=sel+1;ENDIF;IF(b='1')THENsel<=sel+2;ENDIF;CASEselISWHEN0=>q<=iO;WHEN1=>q<=i1;WHEN2=>q<=i2;WHEN3=>q<=i3;ENDCASE;ENDPROCESSnn;ENDmux4_behave;例5-10

13、3-8譯碼器LIBRARYieee;USEieee.std_logic_1164.all;entitydecoder38isport(a,b,c,g1,g2a,g2b:instd_logic;y:outstd_logic_vector(7downto0);enddecoder38;architecturebehave38OFdecoder38issignalindata:std_logic_vector(2downto0);beginindata<=c&b&a;process(indata,g1,g2a,g2b)beginif(g1='1'andg2a=&

14、#39;0'andg2b='0')thencaseindataiswhen"000"=>y<="11111110"when"00l"=>y<="llllll0l"when"0l0"=>y<="lllll0ll"when"0ll"=>y<="llll0lll"when"100"=>y<="11101111"when&

15、quot;ioi"=>y<="lioillll"when"lio"=>y<="ioilllll"when"lll"=>y<="0lllllll"whenothers=>y<="XXXXXXXX"endcase;elsey<="11111111"endif;endprocess;endbehave38;例5-11LIBRARYieee;USEieee.std_logic_1164.all;ent

16、ityencoderisport(input:instd_logic_vector(7downto0);y:outstd_logic_vector(2downto0);endencoder;architecturebehaveOFencoderisbeginprocess(input)begincaseinputiswhen”"=>y<=111”；when”=>y<=110”；when”"=>y<=101”；when”=>y<=100”;when”"=>y<=011”；when”=>y<=01

17、0”;when”"=>y<=001”;when”=>y<=000”;whenothers=>y<=xendcase;endprocess;endbehave;表5-1優(yōu)先級編碼器的真值表輸入輸出iput(7)iiput(6)input(5)input(4)input(3)input(2)input(1)nput(0)Y2Y1Y0XXxXXxX0111XXTXXXX0P1110XXXXx011101XXXX0111100XxX01111r011xX011111010X0111111001X1111111000例512LIBRARYieee;USEie

18、ee.std_logic_1164.all;entitypriorisport(input:instd_logic_vector(7downto0);y:outstd_logic_vector(2downto0);endprior;architecturebe_priorOFpriorisbeginprocess(input)beginif(input(O)='O')theny<="111"elsif(input(1)='0')theny<="110"elsif(input(2)='O')the

19、ny<="101"elsif(input(3)='O')theny<="100"elsif(input(4)='O')theny<="011"elsif(input(5)='O')theny<="010"elsif(input(6)='O')theny<="001"elsey<="000"endif;endprocess;endbe_prior;5. LOOP語句格式一：標號:

20、FOR循環(huán)變量IN離散范圍LOOP順序處理語句；ENDLOOP標號;例:ASUM:FORiIN1TO9LOOPsum=1+sum;ENDLOOPASUM;例513:8位奇偶校驗電路LIBRARYIEEE;USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITYpcISPORT(a:INSTD_LOGIC_VECTOR(7DOWNTO0);y:OUTSTD_LOGIC);ENDpc;ARCHITECTUREbehaveOFpcISBEGINcbc:PROCESS(a)VARIABLEtmp:STD_LOGIC;BEGINtmp:='0'FORiIN0TO7LOOPtmp

21、:=tmpXORa(i);ENDLOOP;y<=tmp;ENDPROCESScbc;ENDbehave;格式二：標號:WHILE條件LOOP順序處理語句；ENDLOOP標號;在該語句中，如果條件為真，則進行循環(huán)，否則結束循環(huán)例：I:=1；sum:=0abcd:WHILE(I<10)LOOPsum:=l+sum;I:=I+1;ENDLOOPabcd;例514:LIBRARYIEEE;USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITYpcISPORT(a:INSTD_LOGIC_VECTOR(7DOWNTO0);y:OUTSTD_LOGIC);ENDpc;ARCHITE

22、CTUREbehaveOFpcISBEGINcbc:PROCESS(a)VARIABLEtmp:STD_LOGIC;BEGINtmp:='0'i:=0;WHILE(i<8)LOOPtmp:=tmpXORa(i);i=i+1;ENDLOOP;y<=tmp;ENDPROCESScbc;ENDbehave;NEXT語句在LOOP語句中用NEXT語句跳出循環(huán)格式：NEXT標號WHEN條件;NEXT語句用于控制內(nèi)循環(huán)的結束.例5-15:PROCESS(a,b)CONSTANTmax_limit:INTEGER:=255BEGINFORIIN0TOmax_limitLOOPIF

23、(done(l)=TRUE)THENNEXT;ELSEdone(I):=TRUE;ENDIF;q(I)<=a(I)ANDb(I);ENDLOOP;ENDPROCESS;6. EXIT語句EXIT語句用于結束LOOP循環(huán)狀態(tài).格式：EXIT標號WHEN條件例5-16:PROCESS(a)VARIABLEint_a:INTEGER;BEGINint_a:=aFORI=0IN0TOmax_limitLOOPIF(int_a<=0)THENEXIT;ELSEint_a:=int_a-1;q(l)<=3.1416/REAL(a*l);ENDIFENDLOOP;y<=q;ENDPR

24、OCESS;二、并發(fā)描述語句進程語句在一個構造體中多個PROCES語句可以同時并行的執(zhí)行，該語句有如下特點：1）可以和其它進程語句同時執(zhí)行，并可以存取構造體和實體中所定義的信號2）進程中的所有語句都按照順序執(zhí)行3）為啟動進程，在進程中必須包含一個敏感信號表或WAIT語句4）進程之間的通信是通過信號量來實現(xiàn)的1. 并發(fā)信號代入代入語句在進程中使用是順序語句，但是在進程外即在構造體中使用就是并發(fā)語句，相當于一個進程例：ARCHITECTUREbehaveOFa_varISBEGINOutput<=a（l）;ENDbehave;可以等效于：ARCHITECTUREbehaveOFa_varIS

25、BEGINssPROCESS（a，I）BEGINOutput<=a（I）;ENDPROCESSss;ENDbehave;信號代入語句的右邊可以是算數(shù)表達式，也可以是邏輯表達式，還可以是關系表達式所以可以仿真加法器、乘法器、除法器、比較器和各種邏輯電路。2. 條件信號代入條件代入語句也是并發(fā)語句，它可以將符合條件的表達式代入信號量。格式：目的信號量<=表達式1WHEN條件1ELSE表達式2WHEN條件2ELSE表達式3WHEN條件3ELSE表達式n;例517:四選一電路LIBRARYIEEE;USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITYmux44ISPORT(i

26、O,i1,i2,i3,a,b:INSTD_LOGIC;q:OUTSTD_LOGIC);ENDmux44;ARCHITECTUREaaOFmux44ISSIGNALsei:STD_LOGIC_VECTOR(1DOWNTO0);BEGINsel<=b&a;q<=i0WHENsel="00"ELSE11 WHENsel="01"ELSE12 WHENsel="10"ELSE13 WHENsel="11"ENDaa;選擇信號代入格式：WITH表達式樣SELECT目的信號量<=表達式1WHEN條件1

27、表達式2WHEN條件2表達式nWHEN條件n;該語句很象CASE語句.例5-18:LIBRARYIEEE;USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITYmux45ISPORT(i0,i1,i2,i3,a,b:INSTD_LOGIC;q:OUTSTD_LOGIC);ENDmux45;ARCHITECTUREbbOFmux45ISSIGNALsel:INTEGERrange0to3;BEGINWITHselSELECTq<=iOWHEN0,11 WHEN1,12 WHEN2,13 WHEN3;sel<=0WHENa='0'ANDb='0

28、9;ELSE1 WHENa='1'ANDb='0'ELSE2 WHENa='0'ANDb='1'ELSE3 WHENa='1'ANDb='1'ENDbb;3. 并發(fā)過程調(diào)用語句過程調(diào)用語句可以并發(fā)執(zhí)行，但要注意如下問題：并發(fā)過程調(diào)用是一個完整的語句，在它之前可以加標號并發(fā)過程調(diào)用語句應帶有IN,OUT或INOUT的參數(shù)，他們應該列在過程名后的括號內(nèi)并發(fā)過程調(diào)用可以有多個返回值例：ARCHITECTURE-.BEGINvector_to_int(z,x_flag,q);END;等同于：ARCHITECTURE.BEGINPROCESS(z,q)BEGINvector_to_int(z,x_flag,q);ENDPROCESS;END;Block語句4. 通用模塊調(diào)用語句ComponentCOMPONEN元件名PORT說明；ENDCOMPONENT;&端口映射